CN109944726B - 燃料喷射阀 - Google Patents

Abstract

燃料喷射阀包括包含喷射燃料所通过的喷射孔(24h)的本体(24，24A，24B，24C，24D)，以及打开或关闭喷射孔(24h)的阀元件(30)。本体(24，24A，24B，24C，24D)包括构造成形成喷射孔(24h)的金属基底材料(241)、覆盖基底材料(241)的形成喷射孔(24h)的至少一部分的表面并由比基底材料(241)更耐腐蚀的材料制成的耐腐蚀层(242)、以及位于基底材料(241)和耐腐蚀层(242)之间并由比耐腐蚀层(242)更易腐蚀的材料制成的牺牲腐蚀层(245)。

Description

燃料喷射阀

技术领域

本公开涉及一种喷射燃料的燃料喷射阀。

背景技术

关于从喷射孔喷射用于内燃发动机中燃烧的燃料的燃料喷射阀，冷凝水可能粘附到具有喷射孔的阀本体。令人担心的是，阀本体可能会被附着其上的冷凝水所腐蚀。特别地，当阀本体中具有喷射孔的部分被腐蚀时，喷射特性发生变化，例如从喷射孔喷射的燃料的喷雾形状的变化或燃料量的变化。

在JP H5-209575A中公开了针对该问题的对策，其中阀本体的外周向表面和喷射孔的内周向表面被镀铬以改善阀本体的耐腐蚀性。

在现有技术的已知技术中，来自内燃发动机的一部分排放气体作为回流气体回流到进气中以减少作为排放控制对象的氮氧化物(NOx)。最近，随着对排气排放的更严格控制，回流气体的量(EGR量)趋于增加。

然而，由于回流气体含有大量的硫和氮，因此增加EGR量会导致附着于阀本体的冷凝水中溶解更大量的硫和氮，从而导致阀本体的加速腐蚀。因此，对于最近的阀本体而言，越来越需要防腐蚀措施。然而，该措施在仅进行镀铬的阀本体的现有结构中仅得到有限改善。

发明内容

本公开解决了上述问题中的至少一个。因此，本公开的目的在于提供一种在防腐蚀措施方面得到改进的燃料喷射阀。

为了实现本公开的目的，提供了一种燃料喷射阀，其包括本体，该本体包括喷射燃料所通过的喷射孔；以及阀元件，其打开或关闭喷射孔。本体包括金属基底材料，其构造成形成喷射孔；耐腐蚀层，其覆盖形成喷射孔的基底材料的至少一部分的表面并由比基底材料更耐腐蚀的材料制成，以及牺牲腐蚀层，其位于基底材料和耐腐蚀层之间并由比耐腐蚀层更易腐蚀的材料制成。

附图说明

通过参考附图进行的以下详细描述，将使本公开的上述和其他目的、特征和优点变得更加明显。在附图中：

图1是第一实施例的燃料喷射阀的截面图；

图2是图1中的阀本体的截面图；

图3是图2的放大图；

图4是图3中由点划线所示部分的放大图；

图5是作为第一实施例的比较例的阀本体的截面图；

图6是第二实施例的阀本体的截面图；

图7是第三实施例的阀本体的截面图；

图8是第四实施例的阀本体的截面图；以及

图9是第五实施例的阀本体的截面图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图描述一些实施例。在实施例中，对应的部件由相同的附图标记表示，并且可以省略重复的描述。当在每个实施例中仅描述构造的一部分时，可以使用先前对另一实施例的构造的描述来描述本构造的其他部分。

(第一实施例)

本公开的第一实施例的燃料喷射阀从喷射孔喷射用于内燃发动机燃烧的燃料。内燃发动机是压缩点火柴油发动机，并且作为行驶驱动源安装在车辆中。保留在未示出的燃料箱中的燃料(例如轻油)通过高压燃料泵压力输送到共轨中，并且然后从共轨分配到每个燃料喷射阀10中并从燃料喷射阀10喷射到燃烧室中。

如图1所示，燃料喷射阀10包括本体20、阀针30、驱动部40、控制阀元件50、控制板60以及气缸61。

本体20包括多个金属部件，例如驱动部本体21、阀板22、孔口板23以及阀本体24，它们通过保持螺母25组合在一起。具体地，保持螺母25在被阀本体24的止动部件24k所止动的同时紧固到驱动部本体21的螺纹部分21a。因此，阀本体24和驱动部本体21被紧固以在轴向方向上彼此接近。结果，位于阀本体24和驱动部本体21之间的阀板22和孔口板23由阀本体24和驱动部本体21所保持。

阀针30、控制板60和气缸61容纳在阀本体24中，驱动部40容纳在驱动部本体21中，并且控制阀元件50容纳在阀板22中。此外，高压通道H1，H2，H3，H4和H5形成在驱动部本体21、阀板22、孔口板23和阀本体24中，使得从共轨以分布方式所供应的高压燃料流动通过高压通道。

阀本体24内的高压通道H4是形成在阀针30的外周向表面和阀本体24的内壁表面24in(见图2)之间的圆形通道。阀本体24内的高压通道H5(参照图3)形成在阀针30的端部表面和阀本体24的内壁表面24in之间。高压通道H5与高压通道H4的下游侧连通并且可以被称为吸入室以收集环形分布在高压通道H4中的高压燃料。阀本体24具有喷射燃料的多个喷射孔24h。高压通道H5(吸入室)与每个喷射孔24h的上游侧连通，并将高压燃料分配到喷射孔24h。阀本体24对应于具有喷射孔24h的“本体”，并且阀针30对应于打开和关闭喷射孔24h的“阀元件”。

阀本体24的内壁表面24in具有形成高压通道H4并位于高压通道H5的正上方的部分，并且该部分用作阀针30所落座或所分离的座表面24s。在阀针30抬起(阀打开操作)并因此与座表面24s分离的状态下，高压通道H4打开使得高压燃料从喷射孔24h喷射。在阀针30下降(阀关闭操作)并因此落座于座表面24s上的状态下，高压通道H4关闭使得来自喷射孔24h的燃料喷射停止。

气缸61容纳在阀本体24中，同时保持在弹性构件SP1和孔口板23之间，并且控制板60可滑动地设置在气缸61中。待填充燃料的控制室61a设置在阀针30的喷射孔相反侧上。控制室61a由气缸61的内周向表面、控制板60的喷射孔侧上的表面以及阀针30的喷射孔相反侧上的表面所围绕。

阀板22具有容纳控制阀元件50的容纳室22a以及与容纳室22a连通的低压通道L1。孔口板23具有允许高压通道H4与容纳室22a连通的高压通道H6、允许容纳室22a与控制室61a连通的高压通道H7、以及允许高压通道H2与控制室61a连通的高压通道H8。控制阀元件50打开和关闭容纳室22a和低压通道L1之间以及高压通道H6和容纳室22a之间的连通。控制板60打开和关闭高压通道H8和控制室61a之间的连通。

驱动部40是电动致动器并且包括压电堆叠41和杆42。作为多个压电元件的堆叠的压电堆叠41在通电开始时延伸并在通电停止时收缩。杆42将压电堆叠41的延伸力传递到控制阀元件50并且向下推动控制阀元件50。

现在描述燃料喷射阀10的操作。

当对压电堆叠41的通电开始时，控制阀元件50由驱动部40向下推动。结果，容纳室22a与低压通道L1连通，并且高压通道H6和容纳室22a之间的连通被阻塞。因此，控制室61a中的燃料依次通过高压通道H7、容纳室22a和低压通道L1流出，使得控制室61a中的燃料压力(背压)降低。结果，阀针30克服从弹性构件SP1施加的阀关闭力执行阀打开操作，并且燃料从喷射孔24h喷射。

当对压电堆叠41的通电停止时，控制阀元件50由弹性部件SP2向上推动。结果，容纳室22a和低压通道L1之间的连通被阻塞，并且高压通道H6与容纳室22a连通。因此，高压燃料从高压通道H6通过容纳室22a和高压通道H7流入控制室61a中，使得控制室61a中的燃料压力(背压)增加。结果，阀针30执行阀关闭操作，并且燃料不从喷射孔24h喷射。控制板60在燃料开始从高压通道H7流入控制室61a之后立即执行打开操作，并因此高压通道H8与控制室61a连通。因此，高压燃料从高压通道H7和H8流入控制室61a，这在通电开始之后促使背压增加，从而导致阀针30的阀关闭响应的改善。

阀本体24中具有喷射孔24h的部分暴露于内燃发动机的燃烧室并且在燃烧之前经受空气燃料混合物并在燃烧之后经受排放气体。当内燃发动机停止后残留在燃烧室中的排放气体的温度降低时，排放气体中所含的水分可能冷凝并附着至阀本体24。由于排放气体含有氮和硫，所以附着至阀本体24的冷凝水也含有氮和硫。阀本体24需要对含有溶解在其中的氮和硫的水的耐腐蚀性，即，阀本体24需要具有这种性质使得阀本体不太可能与酸性水进行氧化反应。特别地，如上所述，最近EGR量趋于增加，因此需要高耐腐蚀性。

现在参考图4描述阀本体24的结构，其允许表现出上述耐腐蚀性。

如图4所示，阀本体24包括基底材料241、耐腐蚀层242和牺牲腐蚀层245。基底材料241包括主要含铁的铁基金属，并通过加工圆柱形母体金属形成如图2所示的形状。牺牲腐蚀层245和耐腐蚀层242堆叠在基底材料241的整个表面上，即整个内壁表面24in和整个外壁表面24out上(见图2)。

耐腐蚀层242由比基底材料更耐腐蚀性的材料制成，例如，氧化钽(Ta₂O₅)、氧化铌(Nb₂O₅)和氧化钛(TiO₂)。耐腐蚀层242的材料期望地是具有非周期性原子排列的非晶材料，但也可以是具有周期性原子排列的晶体材料。

牺牲腐蚀层245位于基底材料241和耐腐蚀层242之间，并且由诸如比耐腐蚀层242更易腐蚀的金属氧化物的材料制成。例如，牺牲腐蚀层245的材料含有与耐腐蚀层242中所包含的数种类型金属氧化物相同的组分，但是这些组分的混合比不同于耐腐蚀层242的混合比使得比耐腐蚀层242更易腐蚀。可替代地，牺牲腐蚀层245的材料主要包含与基底材料241的主要组分(例如铁)相同的组分。

在任何情况下，牺牲腐蚀层245的材料期望地在氢离子指数(PH)为4或更小时熔析。也就是说，当到达牺牲腐蚀层245的冷凝水具有4或更小的PH时，牺牲腐蚀层245被冷凝水氧化并熔析。更期望地，牺牲腐蚀层245的材料在氢离子指数(PH)为2或更小时熔析。

耐腐蚀层242的厚度等于牺牲腐蚀层245的厚度。这样的厚度期望地小于0.5μm。耐腐蚀层242具有与基底材料241不同的线性膨胀系数。牺牲腐蚀层245的线性膨胀系数具有介于耐腐蚀层242的线性膨胀系数和基底材料241的线性膨胀系数之间的值。耐腐蚀层242具有与基底材料241不同的杨氏模量。牺牲腐蚀层245的杨氏模量具有介于耐腐蚀层242的杨氏模量和基底材料241的杨氏模量之间的值。

耐腐蚀层242和牺牲腐蚀层245各自通过在气相中借助化学反应在基底材料241的表面上沉积膜的方法，即，通过化学气相沉积工艺形成。特别地，耐腐蚀层242和牺牲腐蚀层245各自期望地通过作为一种化学气相沉积工艺的原子层沉积(ALD)形成。具体而言，首先，将已加热基底材料241放置在腔室中。随后，将作为牺牲腐蚀层245的前体的气态材料加载在腔室中以在基底材料241的表面上形成牺牲腐蚀层245。随后，将作为耐腐蚀层242的前体的气态材料加载在腔室中以在牺牲腐蚀层245的表面上形成耐腐蚀层242。

由于牺牲腐蚀层245和耐腐蚀层242因此通过化学气相沉积工艺堆叠在基底材料241的表面上，所以牺牲腐蚀层245与基底材料241的表面接触，并且耐腐蚀层242与牺牲腐蚀层245的表面接触。耐腐蚀层242的表面暴露于喷射孔24h中的每个，并且用作喷射孔24h的内壁表面24hs。

以这种方式，在第一实施例中，阀本体24包括基底材料241、耐腐蚀层242以及牺牲腐蚀层245。基底材料241由其中形成有喷射孔24h的金属制成。耐腐蚀层242覆盖基底材料241的其中形成有喷射孔24h的至少一部分的表面，并且由比基底材料241更耐腐蚀的材料制成。牺牲腐蚀层的材料245比耐腐蚀层242更易腐蚀。

如图4所示，严格地说，缺陷存在于耐腐蚀层242中并形成沿堆叠方向穿透耐腐蚀层242的通孔242a。例如，作为耐腐蚀层242的前体的气态材料在ALD期间未粘附到牺牲腐蚀层245的表面的一部分，并且这种部分形成缺陷。如同耐腐蚀层242一样，牺牲腐蚀层245也具有由缺陷形成的通孔245a。特别地，当通过化学气相沉积工艺在一个步骤中形成一个膜时，膜中的缺陷倾向于具有穿透膜的形状(通孔)。然而，由于耐腐蚀层242和牺牲腐蚀层245在不同的步骤中形成，因此耐腐蚀层242的通孔242a与牺牲腐蚀层245的通孔245a连通的可能性低。

例如，如图5所示的作为比较例的阀本体24X，当与第一实施例相反没有设置牺牲腐蚀层245时，基底材料241可能会令人担心地如下所述地受到腐蚀。具体地，附着至内壁表面24hs的冷凝水通过耐腐蚀层242的通孔242a沿厚度方向穿透耐腐蚀层242并到达基底材料241，并因此基底材料241被氧化(腐蚀)且变得强度不足。

另一方面，由于在第一实施例中设置了牺牲腐蚀层245，所以即使当附着至内壁表面24hs的冷凝水通过耐腐蚀层242的通孔242a时，这种冷凝水也会在牺牲腐蚀层245中经受氧化反应并经历化学变化。因此，可以抑制冷凝水通过牺牲腐蚀层245的通孔245a到达基底材料241。因此，可以抑制由冷凝水引起的基底材料241的氧化，并因此抑制基底材料241的腐蚀。简言之，牺牲腐蚀层245在基底材料241之前被腐蚀并因此减少了穿透耐腐蚀层242并到达基底材料241的冷凝水的量。这使得可以抑制基底材料241的腐蚀。

当基底材料241被冷凝水腐蚀时，基底材料241在靠近耐腐蚀层242的一侧上的表面因腐蚀而大幅中空。堆叠在这种中空部中的牺牲腐蚀层245和耐腐蚀层242升起并且易于从基底材料241脱落。当这些层因此从基底材料241脱落时，喷射孔24h的内壁表面24hs的形状改变，从而导致喷射特性的变化，例如从喷射孔24h喷射的燃料的喷雾形状或喷射量的变化。关于这种问题，在第一实施例中，可以通过设置如上所述的牺牲腐蚀层245来抑制基底材料241的腐蚀，并因此抑制由于每层的脱落引起的喷射特性的变化。与基底材料241的厚度尺寸相比，牺牲腐蚀层245的厚度极其小。因此，与已腐蚀的基底材料241不同，已腐蚀的牺牲腐蚀层245不会大幅中空；因此，堆叠在中空部中的耐腐蚀层242脱离的可能性低。

此外，在第一实施例中，牺牲腐蚀层245的材料在氢离子指数为4或更小时熔析。因此，冷凝水易于在牺牲腐蚀层245中经受氧化反应，这使得可以降低冷凝水到达基底材料241同时不在牺牲腐蚀层245中经受氧化反应的可能性。

(第二实施例)

如图6所示，第二实施例的阀本体24A具有位于牺牲腐蚀层245和耐腐蚀层242之间的中间层244。通过堆叠多个膜来提供中间层244。在图6中，相应膜表示为中间层244a，244b和244c。

中间层244a，244b和244c各自通过在气相中借助化学反应在牺牲腐蚀层245的表面上沉积膜的方法，即通过化学气相沉积工艺形成。特别地，中间层244a，244b和244c期望地通过作为一种化学气相沉积工艺的原子层沉积(ALD)形成。

中间层244的线性膨胀系数低于牺牲腐蚀层245和耐腐蚀层242中的一个的线性膨胀系数，并且高于牺牲腐蚀层245和耐腐蚀层242中的另一个的线性膨胀系数。例如，当耐腐蚀层242的线性膨胀系数高于牺牲腐蚀层245的线性膨胀系数时，中间层244的线性膨胀系数被设定为低于耐腐蚀层242(一个)的线性膨胀系数并且高于牺牲腐蚀层245(另一个)的线性膨胀系数的值。此外，中间层244a，244b和244c中的任何一个的线性膨胀系数设定为随着中间层靠近牺牲腐蚀层245和耐腐蚀层242中的一个而逐渐增加并随着中间层靠近牺牲腐蚀层245和耐腐蚀层242中的另一个而逐渐减小。

中间层244的杨氏模量低于牺牲腐蚀层245和耐腐蚀层242中的一个的杨氏模量并且高于牺牲腐蚀层245和耐腐蚀层242中的另一个的杨氏模量。例如，当耐腐蚀层242的杨氏模量高于牺牲腐蚀层245的杨氏模量时，中间层244的杨氏模量设定为低于耐腐蚀层242(一个)的杨氏模量并高于牺牲腐蚀层245(另一个)的杨氏模量的值。此外，中间层244a，244b和244c中的任何一个的杨氏模量设定为随着中间层靠近牺牲腐蚀层245和耐腐蚀层242中的一个而逐渐增加并随着中间层靠近牺牲腐蚀层245和耐腐蚀层242中的另一个而逐渐减小。

形成中间层244的金属组分包括形成牺牲腐蚀层245的金属组分和形成耐腐蚀层242的金属组分两者。具体地，首先，如第一实施例，将作为牺牲腐蚀层245的前体的气态材料(第一前体)加载在其中放置有基底材料241的腔室中以在基底材料241的表面上形成牺牲腐蚀层245。随后，将作为耐腐蚀层242的前体的气态材料(第二前体)和第一前体两者加载到腔室中以在牺牲腐蚀层245的表面上形成第一中间层244a。

随后，将第一前体和第二前体两者加载在腔室中以在第一中间层244a的表面上形成第二中间层244b。随后，将第一前体和第二前体两者加载在腔室中以在第二中间层244b的表面上形成第三中间层244c。在中间层244a，244b和244c的形成步骤之间改变第一前体与第二前体的加载比例以如上所述地设定线性膨胀系数和杨氏模量。中间层244a，244b和244c具有相同的厚度。随后，将第二前体加载在腔室中以在中间层244c的表面上形成耐腐蚀层242。

如上所述，由于中间层244的材料是牺牲腐蚀层245和耐腐蚀层242的前体的混合物，因此中间层244的耐腐蚀性低于耐腐蚀层242的耐腐蚀性并高于牺牲腐蚀层245的耐腐蚀性。中间层244a，244b和244c中的任何一个的耐腐蚀性均随着中间层靠近牺牲腐蚀层245而逐渐降低。

当与第二实施例相反没有设置中间层244时，阀本体24A的热膨胀或热收缩可能会由于牺牲腐蚀层245和耐腐蚀层242之间线性膨胀系数的差异而令人担心地在牺牲腐蚀层245和耐腐蚀层242的边界处引起诸如分离或破裂的损坏。另一方面，第二实施例的阀本体24A具有位于牺牲腐蚀层245和耐腐蚀层242之间的中间层244。中间层244的线性膨胀系数低于牺牲腐蚀层245和耐腐蚀层242中的一个的线性膨胀系数并且高于牺牲腐蚀层245和耐腐蚀层242中的另一个的线性膨胀系数。因此，可以减小相邻层之间的线性膨胀系数的差异，这抑制了损坏的顾虑。

此外，中间层244a，244b和244c中的任何一个的线性膨胀系数随着中间层靠近牺牲腐蚀层245和耐腐蚀层242中的一个而逐渐增加并随着中间层靠近牺牲腐蚀层245和耐腐蚀层242中的另一个而逐渐减小。与中间层244整体具有一个线性膨胀系数的情况相比，这使得可以减小中间层244a和牺牲腐蚀层245之间线性膨胀系数的差异并且还减小中间层244c和耐腐蚀层242之间线性膨胀系数的差异。因此，可以迅速抑制对损害的顾虑。

当与第二实施例相反没有设置中间层244时，阀本体24A由外力引起的形变可能会由于牺牲腐蚀层245和耐腐蚀层242之间杨氏模量的差异而令人担心地在牺牲腐蚀层245和耐腐蚀层242的边界处引起诸如分离或破裂的损坏。另一方面，在第二实施例中，中间层244的杨氏模量低于牺牲腐蚀层245和耐腐蚀层242中的一个的杨氏模量并高于牺牲腐蚀层245和耐腐蚀层242中的另一个的杨氏模量。因此，可以减小相邻层之间杨氏模量的差异，这抑制了上述损坏的顾虑。

此外，中间层244a，244b和244c中的任何一个的杨氏模量随着中间层靠近牺牲腐蚀层245和耐腐蚀层242中的一个而逐渐增加并随着中间层靠近牺牲腐蚀层245和耐腐蚀层242中的另一个而逐渐减小。与中间层244整体具有一个杨氏模量的情况相比，这使得可以减小中间层244a和牺牲腐蚀层245之间杨氏模量的差异并且还减小中间层244c和耐腐蚀层242之间杨氏模量的差异。因此，可以迅速抑制对损害的顾虑。

此外，在第二实施例中，形成中间层244的金属组分包括形成牺牲腐蚀层245的金属组分和形成耐腐蚀层242的金属组分两者。因此，可以容易地使中间层的线性膨胀系数或杨氏模量低于牺牲腐蚀层245和耐腐蚀层242中的一个并且高于牺牲腐蚀层245和耐腐蚀层242中的另一个。

(第三实施例)

如图4所示，第一实施例的阀本体24具有牺牲腐蚀层245和耐腐蚀层242设置在基底材料241上的结构。另一方面，如图7所示，第三实施例的阀本体24B具有除了牺牲腐蚀层245和耐腐蚀层242之外还在基底材料241上设置扩散阻止层243的结构。现在详细描述扩散阻止层243。

扩散阻止层243位于基底材料241和牺牲腐蚀层245之间，并且由例如氧化铝(Al₂O₃)的材料制成，其中比在耐腐蚀层242和牺牲腐蚀层245中更不可能发生基底材料241的金属组分(例如，铁)的扩散。虽然“扩散”已知为物质散布在气体或液体中的现象，但原子、离子或缺陷也可以在固体中迁移和扩散。扩散阻止层243由不太可能允许基底材料241的金属原子进入和扩散的材料制成。扩散阻止层243的材料期望地是具有非周期性原子排列的非晶材料，但是可以是具有周期性原子排列的晶体材料。

扩散阻止层243形成在牺牲腐蚀层245和基底材料241之间。例如，扩散阻止层243通过化学气相沉积工艺(例如，ALD)与耐腐蚀层242和牺牲腐蚀层245一起形成在基底材料241上。具体地，首先，将已加热的基底材料241放置在腔室中。随后，将作为扩散阻止层243的前体的气态材料加载在腔室中以在基底材料241的表面上形成扩散阻止层243。随后，将作为牺牲腐蚀层245的前体的气态材料加载在腔室中以在扩散阻止层243的表面上形成牺牲腐蚀层245。随后，将作为耐腐蚀层242的前体的气态材料加载到腔室中以在牺牲腐蚀层245的表面上形成耐腐蚀层242。牺牲腐蚀层245的厚度等于耐腐蚀层242或扩散阻止层243的厚度。

以这种方式，除了牺牲腐蚀层245和耐腐蚀层242之外，第三实施例的阀本体24B还包括扩散阻止层243。扩散阻止层243位于基底材料241和牺牲腐蚀层245之间，并且由其中比在牺牲腐蚀层245中更不可能发生基底材料241的金属组分的扩散的材料制成。这消除了基底材料241的金属组分直接扩散至牺牲腐蚀层245。因此，扩散阻止层243阻止金属组分扩散到牺牲腐蚀层245和耐腐蚀层242。

具体地，在第三实施例中，由于扩散阻止层243与基底材料241接触，因此扩散阻止层243立即阻止金属组分从基底材料241的扩散。因此，可以增强阻止基底材料241的金属组分扩散到耐腐蚀层242的效果。

(第四实施例)

第三实施例的阀本体24B包括一个耐腐蚀层242和一个牺牲腐蚀层245。另一方面，如图8所示的第四实施例的阀本体24C包括多个牺牲腐蚀层245和多个耐腐蚀层242，它们以堆叠的方式交替设置。

耐腐蚀层242和牺牲腐蚀层245的相应层的线性膨胀系数和杨氏模量彼此不同。图8的示例包括两个耐腐蚀层242和两个牺牲腐蚀层245，即这些层的总数为4。这些层中的任何一个的线性膨胀系数和杨氏模量随着层靠近基底衬底241而各自逐渐变化。例如，线性膨胀系数和杨氏模量中的每一个对于四个层中更靠近基底材料241的一个而言设定为更大值。可替代地，线性膨胀系数和杨氏模量中的每一个对于四个层中更靠近基底材料241的一个而言设定为更小值。

以这种方式，在第四实施例中，阀本体24C包括多个牺牲腐蚀层245和多个耐腐蚀层242，它们以堆叠的方式交替设置。因此，可以进一步降低冷凝水到达扩散阻止层243和基底材料241的可能性。由于形成在相应层中的通孔242a和245a彼此直接连通的可能性低，因此与一个耐腐蚀层242和一个牺牲腐蚀层245以增加的厚度进行设置的情况相比，可以减少冷凝水到达的可能性。

当与第四实施例相反耐腐蚀层242和牺牲腐蚀层245的相应层的线性膨胀系数没有不同时，会发生以下问题。具体地，阀本体24B的热膨胀或热收缩可能会由于层之间线性膨胀系数的差异而令人担忧地在层之间的边界处引起诸如分离或破裂的损坏。关于这种顾虑，在第四实施例中，耐腐蚀层242和牺牲腐蚀层245的相应层的线性膨胀系数不同。层中任何一个的线性膨胀系数随着层靠近基底材料241而逐渐变化。因此，可以减小相邻层之间线性膨胀系数的差异，这抑制了损坏的顾虑。

当与第四实施例相反层的杨氏模量没有不同时，阀本体由外力引起的形变可能会由于层之间杨氏模量的差异而令人担忧地在层之间的边界处的引起诸如分离或破裂的损坏。关于这种顾虑，在第四实施例中，耐腐蚀层242和牺牲腐蚀层245的相应层具有彼此不同的杨氏模量。层中任何一个的杨氏模量随着层靠近基底材料241而逐渐变化。因此，可以减小相邻层之间杨氏模量的差异，这抑制了损坏的顾虑。

(第五实施例)

在第四实施例的阀本体24C中，耐腐蚀层242、扩散阻止层243和牺牲腐蚀层245具有相同的厚度。另一方面，在如图9所示的第五实施例的阀本体24D中，牺牲腐蚀层245的厚度设定为大于耐腐蚀层242和扩散阻止层243中每一个的厚度。

因此，第五实施例使得可以进一步降低冷凝水到达扩散阻止层243和基底材料241的可能性。在第五实施例的可能修改中，可以将牺牲腐蚀层245的厚度可以设定为小于耐腐蚀层242和扩散阻止层243中每一个的厚度。多个牺牲腐蚀层245的厚度可以彼此相等或不同。

尽管在上文中已经描述了本公开的多个实施例，但是不仅可以使用在实施例的描述中指定的构造的组合，而且虽然并未指定，但仍可以使用实施例中的构造的部分组合，只要这样的组合不是特别不利。在以下描述中还公开了在实施例和修改中描述的未指定构造组合。现在描述实施例的修改。

尽管在上述实施例中牺牲腐蚀层245的材料比耐腐蚀层242更易腐蚀，但是该材料也可以比基底材料241更易腐蚀。可替代地，该材料可以比耐腐蚀层242更易腐蚀且比基底材料241更耐腐蚀。

尽管在第三实施例中扩散阻止层243关于牺牲腐蚀层245设置在与耐腐蚀层242相反的一侧上，但是其可以关于牺牲腐蚀层245设置在靠近耐腐蚀层242的一侧上。在第三实施例中，尽管扩散阻止层243由其中比在牺牲腐蚀层245中更不可能发生基底材料241的金属组分的扩散的材料制成，但是扩散阻止层243可以由其中比在耐腐蚀层242中更不可能发生这种扩散的材料制成。

虽然在上述实施例中基底材料241的材料的具体示例包括铁基金属，但是进一步的具体示例包括表面硬化钢、不锈钢、工具钢以及铝。基底材料241可以或可以不必经受热处理，例如硬化、渗碳和氮化。基底材料241可以由金属氧化物制成。

尽管在第一实施例中耐腐蚀层242的厚度等于牺牲腐蚀层245的厚度，但是该厚度可以小于或大于那个厚度。当阀本体24B具有如第三实施例中的扩散阻止层243时，耐腐蚀层242的厚度可以等于、小于或大于扩散阻止层243的厚度。

在上述实施例中，在扩散阻止层243的材料中比在牺牲腐蚀层245或耐腐蚀层242中更不可能发生扩散。换句话说，基底材料241的金属组分的扩散性指数被定义为扩散系数，并且随着扩散系数的值的增加，假设金属成分更加可扩散。因此，扩散阻止层243具有比牺牲腐蚀层245或耐腐蚀层242更小的扩散系数。扩散系数的这种关系可以在500℃或更低的气氛中成立。另外，在基底材料241由铁基金属制成的情况下，该扩散系数关系可以成立。

在上述实施例中，耐腐蚀层242、牺牲腐蚀层245和扩散阻止层243各自通过ALD工艺形成。另一方面，这些层可以各自通过除ALD之外的化学气相沉积工艺形成，或者通过除化学气相沉积工艺之外的工艺(例如，电镀)形成。

在上述实施例中，牺牲腐蚀层245和耐腐蚀层242设置在基底材料241的整个表面上，即整个内壁表面24in和整个外壁表面24out上(见图2)。另一方面，这些层可以不必设置在阀本体24的用保持螺母25覆盖的部分中。牺牲腐蚀层245和耐腐蚀层242设置在阀本体24的形成有喷射孔24h的至少一部分中。

在上述实施例中，耐腐蚀层242和牺牲腐蚀层245设置用于作为主题的燃料喷射阀10，该燃料喷射阀10安装在具有将一部分排放气体回流到进气中的功能的内燃发动机中。另一方面，耐腐蚀层242和牺牲腐蚀层245可以设置用于作为主题的燃料喷射阀，该燃料喷射阀安装在不具有这种回流功能的内燃发动机中。

在第四实施例中，耐腐蚀层242和牺牲腐蚀层245的相应层的线性膨胀系数和杨氏模量彼此不同。另一方面，这些层可以在线性膨胀系数和杨氏模量中的一个中相等，而在另一个中不同，或者可以在线性膨胀系数和杨氏模量两者中均相等。

尽管第二实施例的阀本体24A具有多个中间层244，但是阀本体可以具有一个中间层244。尽管在第二实施例中的中间层244中的任何一个的线性膨胀系数或杨氏模量逐渐变化，但是中间层244可以具有相同的线性膨胀系数或杨氏模量。

在上述实施例中，设置有扩散阻止层243同时与基底材料241接触。另一方面，可以在扩散阻止层243和基底材料241之间设置另一层，使得扩散阻止层243不与基底材料241接触。

上述实施例的燃料喷射阀10的特征可以描述如下。

本公开的一个方面中的燃料喷射阀10包括包含喷射燃料所通过的喷射孔24h的本体24，24A，24B，24C，24D，以及打开或关闭喷射孔24h的阀元件30。本体24，24A，24B，24C，24D包括构造成形成喷射孔24h的金属基底材料241、覆盖基底材料241的形成喷射孔24h的至少一部分的表面并由比基底材料241更耐腐蚀的材料制成的耐腐蚀层24以及位于基底材料241和耐腐蚀层242之间并由比耐腐蚀层242更易腐蚀的材料制成的牺牲腐蚀层245。

严格地说，缺陷存在于耐腐蚀层242中并且可以在厚度方向上穿透耐腐蚀层242。因此，当与上述方面相反没有设置牺牲腐蚀层245使得耐腐蚀层242直接设置在基底材料241的表面上时，附着在耐腐蚀层242的表面上的冷凝水通过缺陷到达基底材料241，从而导致基底材料241的腐蚀问题。尽管缺陷非常小并因此只有少量的冷凝水到达基底材料241，但近年来这种少量的冷凝水也是不可忽略的，如上所述，随着EGR量的增加，对抗腐蚀措施的需求增加。

根据这种观察，上述方面的燃料喷射阀10具有牺牲腐蚀层245，该牺牲腐蚀层245位于基底材料241和耐腐蚀层242之间并且由比耐腐蚀层242更易腐蚀的材料制成。因此，即使当附着在耐腐蚀层242的表面上的冷凝水穿透耐腐蚀层242时，这种冷凝水在牺牲腐蚀层245中经受氧化反应并经历化学变化，这抑制了冷凝水到达基底材料241。因此，可以抑制冷凝水对基底材料241的氧化(腐蚀)。

虽然已经参考本公开的实施例描述了本公开，但是应该理解，本公开不限于这些实施例和构造。本公开旨在涵盖各种修改和等同布置。另外，各种组合和配置，其他组合和配置，包括更多，更少或仅单个元件，也在本公开的精神和范围内。

Claims (2)

1.一种燃料喷射阀，包括：

本体，其包括喷射燃料所通过的喷射孔；以及

阀元件，其打开或关闭所述喷射孔，其中所述本体包括：

金属基底材料，其构造成形成所述喷射孔；

第一牺牲腐蚀层，其直接或间接形成在所述金属基底材料上以覆盖所述金属基底材料的形成所述喷射孔的至少一部分的表面；

第一耐腐蚀层，其形成在所述第一牺牲腐蚀层上并由比所述基底材料更耐腐蚀的材料制成；

第二牺牲腐蚀层，其形成在所述第一耐腐蚀层上；

第二耐腐蚀层，其形成在所述第二牺牲腐蚀层上并由比所述基底材料更耐腐蚀的材料制成；

其中所述第一牺牲腐蚀层和所述第二牺牲腐蚀层中的每一层都由比所述第一耐腐蚀层和所述第二耐腐蚀层中的每一层更易腐蚀的材料制成；

其中所述第一牺牲腐蚀层的线性膨胀系数或杨氏模量与所述第二牺牲腐蚀层的线性膨胀系数或杨氏模量不同；以及

其中所述第一耐腐蚀层的线性膨胀系数或杨氏模量与所述第二耐腐蚀层的线性膨胀系数或杨氏模量不同。

2.根据权利要求1所述的燃料喷射阀，其中，所述第一牺牲腐蚀层或所述第二牺牲腐蚀层中的至少一层的材料在氢离子指数为4或更小时熔析。

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